间隙控制系统

间隙控制系统（精选十篇）

间隙控制系统 篇1

空调产品是一个典型的机电产品, 其零件众多, 形状复杂, 存在着外观零件配合间隙、内部结构装配间隙以及部件运动行程间隙。在实际产品开发过程中, 为保证设计质量, 项目组在完成3D设计之后, 对装配模型中的关键零件配合间隙进行测量并填写间隙检查表。在设计验证和修改过程中, 还需对上述间隙进行反复检查。目前空调设计中间隙控制主要存在的问题是: (1) 静态间隙的数量庞大, 人工检查费时, 手动填写检查表工作量大; (2) 当产品设计变更时, 需要重新进行间隙测量定义, 多人重复多次相同操作, 效率较低。

Pro/E是目前产品设计的通用工具软件, 但并无针对结构设计间隙管理的专门解决方案。本文利用Pro/TOOLKIT二次开发技术[1], 在Pro/E平台上开发出一套高效的空调产品可视化间隙检查系统。本系统可以测量定义各类间隙、自动记录间隙检查数据、输出间隙检查表以及实现可视化评审, 从而减少重复工作量, 提高产品设计工作效率, 成为结构设计的专用工具。

1 空调产品结构设计相关流程

现如今由于空调产品结构复杂, 结构设计阶段出现数量庞大的配合间隙, 而验证阶段的间隙检查往复次数可能多达几十次, 导致研发周期过长, 成本增加, 这已经成为了该行业的一个业务瓶颈。

图1为空调产品设计中的间隙控制业务流程图, 其中虚线框内的部分即为需要进行间隙控制和管理的往复过程, 包括详细设计阶段和验证阶段。

在整个业务流程中有结构设计人员和审查人员这两个角色分工, 首先结构设计人员在零部件以及装配设计过程中对各外观零件配合间隙、内部结构装配间隙以及运动部件运动行程间隙等尺寸进行测量定义;当完成所有间隙定义之后, 创建间隙报告并输出定制模板格式的Excel文件;之后审查人员与设计人员在同一个平台中, 对定义的测量特征和间隙报告进行核查, 检查产品结构设计是否合理以及间隙值是否达到设计要求。若检查通过则完成产品设计的过程, 可进行下一步的制造流程;若检查不通过, 对于有问题的地方在Excel文件标记或者注释修改建议, 反馈给设计人员, 设计人员根据修改建议对不合要求的间隙进行重新设定, 甚至修改产品的结构, 完成修改后重新输出间隙报告, 并再次交由审查人员进行设计审查。如此往复验证直至产品设计完全达到设计要求。

2 空调产品结构设计间隙检查系统功能模块

为实现上述业务, 开发了基于PTC的Creo2.0平台的装配间隙控制及管理系统。系统提供的功能模块主要包括:结构设计工程师使用的定义间隙和创建间隙报告功能, 结构审查工程师依据间隙报告对模型进行间隙检查功能。当因设计变更导致产品模型变化时, 系统自动对已定义的间隙进行检查, 并再次输出间隙报告, 报告中的间隙值随产品模型的变更而自动更新, 最后结构审查工程师再次通过间隙报告确认变更后的间隙值, 如此多次反复直至产品结构的设计完全达到要求。

2.1 产品结构设计中的间隙分类及计算

图2为一个家用挂壁式空调装配图的主要机构爆炸示意图, 图中装配元件主要包括基座、外壳、冷凝器、导风叶片基座、接水盘、水平导风叶片以及垂直导风叶片。在此空调产品结构设计中存在多种间隙要求, 包括静态间隙和运动间隙, 如空调外壳与基座之间的外观间隙、接水盘与叶片基座卡扣之间的配合间隙以及导风叶片与基座的运动间隙等。

为了实现对于间隙的管理和计算, 可将空调产品的常见间隙类型分为如下几类:A) 平面间隙 (剖面间隙) ;B) 空间几何对象间隙;和C) 空间元件对象间隙 (管道间隙) 。平面间隙主要针对在装配体的某一个剖面上对装配零件的空间间隙要求。空间几何对象间隙是指三维空间中装配体上两个几何对象之间的间隙, 属于空间几何距离。当构成间隙的两个对象中至少有一个为元件对象时的间隙称为空间元件对象间隙。

对于A、B两种间隙类型, 都属于几何元素 (包括点、线、面) 之间的距离, 其计算相对比较简单, 文献[2]提出了点到曲线最小距离的几种算法, 文献[3]利用Hausdorff距离计算曲线到曲线曲面之间的距离, 曲面之间的最小距离主要是通过分裂算法来实现[4];对于C类间隙的计算方法, 主要采用空间凸多面体之间的距离计算[5,6]。

本系统利用Pro/TOOLKIT接口中所提供的Pro Fit Clearance Compute () 函数和Pro Selection Distance Eval () 函数, 计算两个元件对象之间的最小距离以及两个几何对象之间的最小距离。

2.2 系统功能模块

2.2.1 间隙定义功能

本系统对间隙的定义是通过Pro/ENGINEER平台中创建注释来实现的, 包括尺寸注释和文字注释这两种方式。如图3所示, 创建的注释特征随装配模型一起保存。

2.2.2 创建间隙报告功能

按照产品设计的业务流程, 在完成所有间隙定义之后, 需要输出间隙报告, 本系统采用Excel表格的形式来统计所有间隙信息, 通过遍历当前模型中所有的注释特征, 筛选出符合间隙定义条件的注释特征, 然后依次将筛选出的注释特征所包含的间隙信息分别输入到Excel表格中, 表格以装配图的名称命名并保存在装配模型所在路径下。间隙报告流程如图4所示。

当设计更新或者间隙改变之后, 重新输出报告, 系统会自动将当前测量间隙值添加到表格对应间隙的右侧一列中, 且每次输出报告都会记录当前间隙的输出时间。

2.2.3 间隙自动更新

间隙检查系统不仅可以快速定义需要测量的间隙, 并且可以将间隙值保存在模型中随着模型的修改而自动更新。间隙定义的两种方式中尺寸注释的本身具有被驱动的功能, 当模型更改时, 尺寸注释特征将根据记录的对象句柄和标识号重新计算距离值, 然后自动更新注释特征并随模型一起保存。而文字注释方式没有驱动和被驱动的功能, 因此必须二次开发使文字注释方式所定义的间隙也能够自动更新, 这就需要在Pro/E中建立一个消息响应的机制。

Pro/E系统中提供了一个通知函数Pro Notification Set () [7], 利用此函数可以设置系统中某些事件的消息响应, 本课题正是利用此函数设置了模型重生的响应事件。首先需要在响应函数中定义一个遍历函数, 遍历获取模型中所有文字注释特征, 然后对文字注释特征所关联的两个对象之间的距离进行重新计算, 再将计算得到的距离值转换为字符形式替代该文字注释之前的内容。每当模型重生时, 该消息函数就会自动被触发执行, 所有文字注释特征就实现了自动更新。文字注释方式所定义的间隙更新流程如图5所示。

因此无论是尺寸注释方式还是文字注释方式来定义间隙, 本系统都能实现模型更改后的间隙自动监测, 即设计更改遵循Pro/E造型原则, 当再生模型后, 重新输出间隙报告, 间隙表中会对间隙变化进行记录, 从而提示审核人员间隙发生变化以便及时确认变化的正确性。

3 结语

本文主要介绍了一个针对空调行业的结构设计间隙检查系统, 系统是一种基于Pro/E定制开发的专用工具, 通过该系统可以完善设计、审查, 提高产品设计质量和开发工作效率。目前该系统已经在企业上线应用。

摘要：随着企业的产品日益向高档化、精致化发展, 出于外观、运行平稳性、产品寿命等方面的考虑, 对产品设计中的配合间隙控制提出了越来越高的要求。针对空调行业的应用, 利用Pro/TOOLKIT二次开发技术, 研发出一套高效的基于Pro/E平台的产品间隙控制系统, 实现设计间隙检查表自动输出和更新, 达到了减少设计重复工作、提高产品开发效率的目的。

关键词：空调行业,结构设计,Pro/E平台,间隙控制

参考文献

[1]Parametric Technology Corporation.Pro/TOOLKIT User's Guide[M].USA:PTC公司, 2010.

[2]伍丽峰, 陈岳坪, 谌炎辉, 等.求点到空间参数曲线最小距离的几种算法[J].机械设计与制造, 2011 (9) :15-17.

[3]白彦冰.自由曲线到自由曲线曲面Hausdorff距离近似值的计算[D].北京:清华大学, 2011.

[4]姜鹏.NURBS曲面间最小距离算法研究及其计算机实现[D].南京:南京航空航天大学, 2004.

[5]Chakraborty N, Peng J, Akella S, et al.Proximity queries between convex objects:An interior point approach for implicit surfaces[J].IEEE Transactions on Robotics, 2008, 24 (1) :211-222.

[6]秦志强, 熊有伦.一个直接计算多面体之间距离的快速算法[J].机器人, 1996, 18 (1) :1-10.

椎间隙感染病因 篇2

椎间隙感染病因：

椎间隙感染的致病菌以金黄色葡萄球菌与白色葡萄球菌最为常见。

临床表现

由溶血性金黄色葡萄球菌所致的感染往往起病急骤，有寒战、高热、腰背痛加剧，并有明显的神经根刺激症状，患者因剧烈疼痛而不敢翻身，轻微的震动都可以触发抽搐状疼痛。体征则有腰部肌肉痉挛与压痛，活动障碍，原有的神经根刺激症状加重，做直腿抬高试验时甚至足跟难以离开床面。由毒性较低的细菌，如白色葡萄球菌所致的感染则起病缓慢，全身症状与体征都比较轻，病程趋向于慢性。

检查

1.血常规

可见白细胞计数增高，血沉增快。

2.放射性核素

骨显像与MRI检查可以早期发现病变，在MRI片上可见病变椎间隙的两个相应的椎体有对称性炎性异常阴影。

3.X线检查

表现要迟至发病1个月左右时才出现，可以分成四个阶段：

(1)第一阶段 椎间隙变窄，发生于起病头3个月以内。

(2)第二阶段 从起病3个月后开始，表现为软骨下骨质进行性硬化，邻近椎体密度增加，侧位片上特别明显。

(3)第三阶段 邻近椎体骨板进行性不规则，椎体缘出现反应性硬化。

(4)第四阶段 椎间隙呈气球样改变，伴椎体侵袭，仍可见椎体密度变化。

直升机操纵系统间隙测量新方法 篇3

关键词：直升机操纵系统 实验过程 实验方法

中图分类号：V249.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-067-02

由于难以精确测量直升机操纵系统的间隙这一问题，所以就研究出了一种精确测量直升机操纵系统间隙的新方法，并且分析了这一新方法的测量依据、实验过程以及测量的实验结果。这个新的方法实际上操作起来简单，其实验的测量结果一事先计算的理论数据一般情况下大致符合。而且有一点至关重要，就是直升机操纵系统间隙测量所得的实验结果是否可信与精确不紧直接关系到能否实现完美满意的飞行而且还会严重影响以后飞行需要测量的数据来体现的飞行品质。

所以，相关人员根据某一机型进行了详细的系统间隙测量这一试验，采用了新的测量方法，记录其实验过程，对数据也要进行详细的采集，然后进行分析，形成一套测量研究分析的系统，以后可以按照实际的情况，有所依据的进行测量。使本方法测量得到的实验结果与理论上得到的相符合。但在清楚实验原理，实验过程，和实验分析之前，有一项工作也是很重要的就是清楚直升机的操纵系统构造。以下文章就介绍了直升机的操作系统，以及测量其间隙的原理、实验过程、结果分析等一系列相关问题。

1 直升机操纵系统的构造

直升机的操纵系统构造与固定翼航空器是有很大区别，一般由以下结构组成。

1.1 总距操纵杆

总距操纵杆也称总距杆，用来控制旋翼桨叶总距变化的座舱操纵杆。总距操纵杆一般布置在驾驶员座位左侧，绕支座轴线上、下转动。驾驶员可以左手上提总距杆，使自动倾斜器上升而增大旋翼桨叶总距使旋翼拉力增大，反之拉力减小，这样就可以控制直升机的升降运动。这也是直升机特有的一种操纵结构。这种操纵结构也是有调节发动机油门机构，这种旋转式油门一般都是在总距杆手柄上，控制着发动机输出功率与旋翼桨叶总距离变化后的旋翼需用功率相适应。因此，也称为总距油门杆。由于电传、光传操纵杆技术的快速发展，新型侧杆操纵方式可能取代原来座舱操纵杆，总操纵杆有可能与周期变距操纵杆合并成一个非常简单的侧置操纵杆，从而减轻驾驶员的负担。

1.2 周期变距操纵杆

周期变距操纵杆也称驾驶杆。驾驶杆也就是位于驾驶员座位正前方的操纵杆，与固定翼飞机驾驶杆没多大区别。驾驶员可以前、后（或左、右）操纵周期变距操纵杆，是倾斜盘相应的倾斜，从而使桨叶的桨距每转一次的周期改变，这样就会造成旋翼拉力矢量按相应方向倾斜，即达到控制直升机前、后（或左、右）和俯仰（或翻滚）运动。周期变距操纵杆不同于其他操纵杆必须有结构的独立性，纵向和横向操纵不能干扰。不仅如此，周期变距操纵杆上还可以根据不同要求，装设各种开关、按钮和把手。同样，手操纵杆也会随着座舱操纵机构的更新而移到座位右侧，并可能与总距操纵杆和脚蹬合而为一。

1.3 自动倾斜器

自动倾斜器也称倾斜盘。这是链接旋翼桨叶和总距杆和周期变距杆的结构，它可以把总距杆和周期变距杆的操纵位移转换成旋翼桨叶的总距操纵和周期变距操纵。自动倾斜器发明于1911年，直升机复杂的操纵就依靠这项发明。自动倾斜器其构造形式有很多种，但基本原理都差不多。都是由与操纵线系相连的不旋转件和与桨叶变距拉杆相连的旋转件组成。不旋转件通过径向止推轴承与旋转件相连。可操纵线系输入的操纵量，经过不旋转换成旋转的上下移动和倾斜运动，旋转件通过与桨叶变距摇臂相连的桨叶变距拉杆去改变桨叶桨距，使旋翼拉力大小、方向改变，从而实现直升机的飞行操纵。自动倾斜器和周期变距杆有共同特点，也就是结构上的独立性，分别是横向、纵向和总距操纵。

自动倾斜器不止一种，常见有两种，使用最广是环式自动倾斜器；另一种是蜘蛛式自动倾斜器。

2 直升机操纵系统间隙测量的理论依据

直升机的操纵系统间隙成因复杂，零件加工精度不够及安装工艺存在缺陷两个重要因素。操纵机构可看成纯机械传动装置。由于机构中节点间有间隙存在，导致系统成为非线性环节。

可通过描述函数对操纵系统间隙进行分析，根据已知非线性系统函数，确定正弦输入信号、输出信号。由于输出信号是一个非正弦周期信号函数，其中除了含有基波还有大量的高次基波，所以在函数中，只有将输出信号基波分量近视非线性环节输出。

在函数中主要有正弦信号的振幅，和输出信号基波分量相对输入信号相移之间的关系，同时我们还要画出间隙特性在正弦输入信号作用下输出信号基波分量的波形图。

我们可以根据波形图看出输出信号的基波分量在任意频率范围内相差值为定值，也就是相频特性曲线为直线。倘若给一定值激励信号，即可求解出间隙。从理论上这样可以推导出间隙求解公式。但是实际并非采用这种繁琐方法，而是通过计算机采用凑数法去近似值，这种方法方便，快捷。

3 实验方法及实验过程

像这种实验，在方法上肯定不是一种，其发挥空间大。实验目的在于在实践中验证理论依据的正确性，并且在实验中更加深刻理解理论依据，并且为以后工作积累丰富经验。

由于本实验是研究性实验，该实验是在模拟台上进行。实验中会运用较先进的测试设备和仪器，其中有Dp440动态分析仪、电液信号发生器、高精度非接触式位移传感器、实验夹具。

下面就来分析操纵系统间隙测量实验详细过程。

3.1 系统状态

（1）主、尾桨助力器供压10MPa。

（2）除纵向操纵线系以外，其余操纵线系用中立位置销销住。

（3）断开纵向并联舵机。

（4）驾驶杆初始位置一定要在中立位置。

3.2 测试点改装

（1）将电液信号发生器作动杆与驾驶杆手柄沿纵向链接

（2）在驾驶杆手柄处安装一套非接触式位移传感器。

（3）同样在主桨助力器输入拉杆处安装一套非接触式位移传感器。

在基本操作完成后我们就可以根据实验结果画出相应曲线图，在实验过程中电液信号发生器可以产生预定的正弦信号，同时作动杆带动驾驶杆做周期运动。通过Dp440动态分析仪实时记录驾驶杆及助力器输入拉杆的位移传感器输出信号。我们根据实验结果画出曲线图可以得到相频特性曲线近视一直线，这刚好与理论符合。

我们从实验结果中，可以很清楚看到变量与自变量的关系。我们在杆头施加不同的激励幅值，计算出来间隙值是有区别的。我们在通过分析这些数据，去发现振幅取值范围对间隙值得测量精度有相当大的影响。当然实验过程中肯定存在着误差，这对采集数据、和计算结果带来了困难。这次实验主要误差在于振幅本身存在误差以及叠加的信号噪声，都可以引起实验结果较大的变化。显然，实验误差是难免的，但我们可以尽量减小误差这也可以为我们做实验总结出经验。

本次实验理论依据正确，根据实验结果与理论计算相吻合，自动飞行控制系统的计算与模拟实验验证本次实验结果有效。该方法测量过程简捷、快速、可靠，可广泛应用相关系统测量。现在NI控制卡技术已经非常成熟，有着控制精确、稳定可靠、功能强大等特点。并且在计算机开发网络上有着很大空间。

综上所述，这套控制方案方便、稳定可靠、并且开发周期短等特点，已得到多个单位好评，值得信赖，希望能进一步推广和完善。

参考文献：

[1] 杨送非，王予生，刘云涛，等.直升机操纵系统间隙测量新方法[J].测控技术，2006（03）.

燃机液压间隙优化系统的原理及应用 篇4

1 液压间隙优化技术原理

该技术通过液压装置将转子沿逆气流方向移动一定距离,减小了透平侧叶片顶部和气缸之间的间隙,相应增加了压气机侧间隙,但压气机侧效率损失低于透平侧效率增加量,总体减少了燃气轮机透平叶顶漏气损失,从而使机组的净效率提高[3]。

如图1,燃机液压间隙优化系统原理图所示,根据燃机的设计特点,压气机气道的锥度α1远小于燃气透平气道的锥度α2,当转子沿轴向位移与气流反向移动位移△X时,燃机透平的间隙减小量dy2远大于压气机的间隙增加量dy1,使压气机由此损失的功率比燃气透平增加的功率要小,即:

从而在总体上使燃气轮机的功率和效率均增加。在理论上,西门子SGT5-4000F(4)型燃气轮机在完全膨胀后的最大负荷下,通过投用液压间隙优化装置可提高功率约5~8 MW,效率提高0.3%[4,5]。

上述主要讨论了燃机液压间隙优化系统(HCO)在漏气损失的降低上对燃机效率提高的影响。漏气损失减少,必然使透平通道做功气量上升,从而提高了机组的净效率,这也是影响燃气效率的最主要原因。此外,我们还可以从燃机基本的理想热力循环上进行定性的分析,解释燃机液压间隙优化系统(HCO)从改善热力循环基本参数的角度上考虑对效率产生的提高。

如图2所示燃机燃机简单热力循环T-S图,1-2-3-4围成的面积为燃机工作在辅助推力面上的输出功,当燃机由辅助推力面切至主推力面后,由于压气机叶顶间隙的增大和透平叶顶间隙的减小,仅从T-S上分析变化,可以简化的认为,压气机出口温度必然由2降至2',燃机出口透平温度必然由4降至4',而2'-2-3减少的面积必然小于4'-1-4增加的面积,从而使燃机的净效率得到增加[6,7]。

2 液压间隙优化系统的配置

HCO控制模块主要包括:HCO油泵、蓄能器、HCO主辅腔室供回油阀、主腔室冲洗阀、HCO相关监测热控仪表等,共同完成了HCO系统的运行、工作面切换及冲洗的控制。此外为了防止推力轴承移动的速度过快,过大冲击负荷损伤推力轴承(例如SGT5-4000F(4)型燃气轮机的移动速度被限定在1.5 mm/s以内),HCO控制模块特设定了可调节的主、辅腔室供油限流阀[8]。在HCO主、辅腔室的回油管路上同样设置了回油限流阀,通过此阀可以手动调节HCO系统的冲洗时间、流量及速度。另外,液压油供油经蓄能器供油截止阀,到达充氮蓄能器,为系统建立油压,氮气压力为12.5 MPa,系统正常工作油油压为16.0~18.0 MPa。

3 控制保护、联锁系统

燃机液压间隙优化系统(HCO)配备了完善的控制、保护系统。为了在向主推力面切换过程中保护燃机推力轴承并防止动静摩擦,对切换前燃机状态进行了要求:(1)HCO系统处于辅推力面工作模式且轴向位移小于1 mm。(2)燃机负荷变化速率限制条件解除。(3)燃机负荷小于当前最大出力的72%且IGV设定计算控制温度与OTC温度偏差小于10℃。(4)燃机转速大于2 820 rpm延时1 h。

当HCO系统出现某些故障时,已经危害到燃气轮机结构的安全,必须立即停运燃机以降低对设备造成的危害,西门子SGT5-4000F(4)型燃气轮机HCO保护触发条件如表1所示。

西门子SGT5-4000F(4)型燃气轮机HCO系统在实际应用中实现了全自动控制,在正常情况下无需运行人员的手动操作,其庞大的全自动控制逻辑主要包含以下三个方面:(1)HCO系统启动主推力面的顺控,在燃机启动后可手动选择执行,为了保证切换的过程足够安全,要求燃机在定速3000RPM后进行1 h的暖机时间。(2)HCO系统启动辅推力面的顺控,在燃机运行过程中,若IGV控制计算温度高于当前OTC温度40℃以上时,一般发生在燃机降负荷至80 MW,启动辅推力面的顺控会自动激活。(3)在HCO系统运行过程中,工作推力面的回油阀是关闭的,为了更新、冷却工作推力面腔室的压力油,释放由于摩擦产生的气体和碎屑,避免对油动机活塞密封环的损坏,HCO自动控制系统特设置了三套不同工况下的冲洗程序,即:燃机额定转速下主推力面的冲洗顺控、燃机额定转速下辅推力面的冲洗顺控及停运后的主、辅排空冲洗程序。

4 液压间隙优化在实际应用中的效果

现代燃气轮机在电厂中的应用大多为燃气-蒸汽联合循环方式,在燃机启动并网后燃机的负荷控制由燃气-蒸汽联合循环的协调单元负责。基于协调控制模式,燃机的负荷由汽轮机的运行工况给出并通过燃机排气温度限制在了特定的负荷点上,因此燃气轮机液压间隙优化系统(HCO)在实际的主、辅切换过程中效率的变化集中体现在了燃气流量的变化上,只有在特定的情况及控制方式下,我们可以观察到燃机负荷值的变化。

下面以某厂西门子SGT-4000F(4+)型燃气轮机在调试期进行的单燃机液压间隙优化系统(HCO)调试试验参数为例,分析燃机HCO系统的实际效果。

表2为燃气轮机在热态调试过程中分别在148MW、187 MW和256 MW负荷点,HCO系统从辅推位切换到主推位,带来的燃气轮机发电机组功率的变化,可见HCO系统在燃气轮发电机组负荷点越高的工况下,切换到主推位带来的功率提升也更明显,在燃气轮发电机组带到负荷256 MW(满负荷)左右时,HCO系统切换为主推位带来的燃气轮发电机组的功率提升最大,为7.45 MW[9]。

而在实际应用过程中往往从经济性的目的出发,在燃机达到额定转速经1 h暖机后即可使用燃机液压间隙优化系统将HCO系统由辅推力面切至主推力面,同时又限于联合循环机组及燃机协调升负荷速率的限制,我们仅可以从燃机部分负荷下的实际效果对西门子SGT5-4000F(4)型燃气轮机的液压间隙优化系统的效果进行估测。

某厂西门子SGT5-4000F(4)型燃气轮机,在正常燃气-蒸汽联合循环控制方式下液压间隙优化系统的投入使燃机轴向位移从辅推力面的0.202 7mm升至主推力面的2.922 3 mm,对比前后的燃气流量均为37 616 Nm3/h,而燃机的负荷由104.036 5 MW上升至105.612 0 MW,可见液压间隙优化系统的投入在燃机100 MW负荷下可使燃机的负荷上升约1.6 MW,以燃机负荷、缸涨及压气机压比变化预估燃机在满负荷下液压间隙油压系统可使燃机负荷提高5~8 MW。

5 HCO实际运行问题及改进措施

5.1 HCO油缸超压

按照西门子燃机的设计,压气机径向推力轴承及推力活塞能承受的极限推力为800 k N,推力面能承受的压强为31.5 MPa[3],而在某些特定的情况下,如:封闭空间油的热膨胀、冬季大负荷气流产生的轴向推力等,正推油缸压力会升到20 MPa以上甚至更高。当压力持续大于21 MPa,推力轴承就会有损坏的危险。因此西门子为防止HCO系统推力面超压,设定当正推油腔压力大于21 MPa,延时5min,开正推回油阀泄压。但由于未设定自动关闭正推回油阀逻辑,在实际应用过程中则可能造成正推油压过低甚至跳机,需操作人员手动关闭,因此建议增加油压小于19.5 MPa,自动关闭主推回油阀。

目前西门子燃机对于HCO推力油腔压力上升后采用单纯的泄压方式,当密封空间油温下降或燃机降负荷后可能存在推力油腔压力快速下降,威胁机组运行,建议将油压大于21 MPa后自动启动正或辅推力面自动冲洗程序,从而调节压力维持油腔合适的油量及油温[10]。

5.2 正辅推力面切换失败

燃机在停机过程中,为防止冷却后动静间隙变小而产生碰磨,需将燃机HCO系统及时由主推力面切至辅推力面,一般在燃机负荷80 MW,排气温度降至555℃,即OTC与IGV计算温度偏差达到40℃时自动切至辅推力面,但并未设置相关保护。若切换失败,燃机仍会继续停机程序,这样在燃机投入冷托盘车后则极有可能造成燃机的损害。因此,建议设定在停机过程中,正辅推力面切换失败,燃机停止自动减负荷,自动维持当前负荷,给予操作人员更多的处理时间。

西门子规定,在切换过程中,如果在23 s之内,正推油压没有达到14.5 MPa,认为切换操作失败,顺序控制会使转子回到辅推位置,而通常造成切换失败的原因有两个:

(1)HCO系统油压低,根据油泵启停联锁,HCO系统油压会维持在16~18 MPa之间,若切换时系统油压正处于临界值16 MPa,则有可能造成超时切换失败,因此建议模仿HCO自动冲洗准备程序,在切换前自动将系统油压提升至17 MPa以上。

(2)主、辅推力面油路堵塞,为防止上述故障,西门子逻辑设置了较为完善的自动冲洗程序,然而在辅推力面的冲洗上只设计了3 000 rpm+12 h的冲洗程序,在实际生产过程中生产商为了提高设备的经济性,通常在燃机并网后1~2 h内便完成了向主推力面的切换操作,而对于调峰机组而言,燃机经常处于盘车、惰走、冲转、低负荷等工况下,上述工况HCO系统均无法实现对辅推力面的冲洗操作。因此,建议增加HCO系统向主推力面切换前,自动执行一次辅推力面的冲洗程序,防止辅推力面油路堵塞[11]。

5.3 实际运行中HCO节能优化

对于西门子燃机,当HCO由辅推力面切至主推力面过程中,为了保证透平第一静叶前的温度TITiso不变,透平排气温度设定值应相应的减少△T,这一过程是通过OTC温控限制来实现的,并且燃机烟气排放NOx值也可反映TITiso的变化情况,一般情况下西门子逻辑默认的△T为6℃,通过观察在实际运行中的HCO切换,燃机在负荷不变的情况下48个MBA温度及OTC温度下降约9℃,6个MBR温度下降约5℃,而烟气排放NOx值基本未变。西门子对燃机△T值进行保密设置,但从实际运行参数推测,大约9℃的△T值可能存在偏大的设定,若适当降低此值,提高燃气初温则可以达到提高燃机功率及效率的效果。

6 总结

本文从实际出发,介绍了燃气轮机液压间隙优化技术的原理和配置,用实际运行数据说明了液压间隙优化系统的技术效果,并结合西门子SGT5-4000F(4)型燃气轮机在我国实际运行的情况,提出了实际运行问题及改进措施,给出了西门子HCO系统安全、经济运行的建议。

综上所述,液压间隙优化技术可以有效的解决燃机为防止动静碰磨而产生的动静间隙大、燃机效率及出力下降的问题,其自动化程度及可靠性均较高,有效的提高了燃气轮机电厂的经济性及安全性,但在实际运行过程中仍有值得完善的地方,是一项先进也值得国内燃机继续研发、改善并不断提高的技术。

参考文献

[1]沈存五,虎煜,崔耀欣.先进的燃气轮机液压间隙优化技术[J].热力透平,2010(2):109-112.

[2]安国锁,张健,刘树华,等.固体氧化物燃料电池与燃气轮机混合发电系统.可再生能源,2008,26(1):62-64.

[3]张彦涛,苏峰,汪洋,等.联合循环机组维护成本建模及求解[J].电网与清洁能源,2015,31(6):6-11,32.

[4]房友龙,刘永葆,余又红,等.热和离心力耦合作用下燃气涡轮叶顶间隙变化[J].海军工程大学学报,2011(3):558-562.

[5]Roberto Chellini.Siemens Upgrade Philosophy Applied to F-Class[J].Diesel&Gas T urbine Worldwide,2006:50-51.

[6]唐健,于海,陈勇.SGT5-4000F燃气轮机气缸温度场及位移场分析[J].热力透平,2011,40(2):130-133.

[7]曹树林,王永强.SGT5-4000F燃气轮机气缸温度场及位移场分析[J].内蒙古石油化工,2012(3):70-71.

[8]徐强,张楹,崔耀欣.西门子V94.3A燃气轮机的技术特点[J].上海电力,2006,19(1):3-8.

[9]任彦,李磊,左川.燃气轮发电机组HCO系统的调试研究[J].华北电力技术,2014,12(5):109-111.

[10]卢广法.西门子F级燃气-蒸汽联合循环发电机组培训教材[M].杭州:浙江大学出版社,2014.

财政间隙资金转贷申请报告 篇5

县政府、县财政局：

安徽省洋轮化工有限公司成立于2005年，注册资金180万元，目前已拥有总资产3218万元，主要生产电动车、摩托车、自行车丁基胶内胎，以及活性硅粉、超细白炭黑、防老剂、FIY橡胶活性剂、复合活性氧化锌等环保化工原料，年产丁基胶内胎600万条、环保化工原料10000吨。

在县委政府和财政等有关部门的大力支持下，我公司得到了长足发展，产品质量逐步提高，销量也稳步增长。预计今年销售将突破3000万元，利润250万元。

09年以来，丁基胶内胎市场需求稳步增长，生产能力已远远不能满足市场需求，大批量订单无法完成。为了降低单位生产成本，体现规模效益，满足客户需求，提升公司的信誉度，公司近期又耗资180万元上了一条年产600万条内胎生产线。基于目前该生产线已初步建成，即将进入正常生产，由于生产量的扩大，流动资金本来就不足，现在更加紧张。为尽快扩大生产，缓解客户需求，增加公司效益，实现公司又好又快的发展。特向县政府、县财政局领导呈报申请给予我公司原财政间隙资金贷款300万元（期限一年）转贷，请审批为感！

安徽省洋轮化工有限公司

困苦的间隙，生命活力迸发 篇6

然而，这弹丸之地，却颇不平凡。它北抵鄂西，西接渝黔，南连桂北，古往今来，都是连接大西南和中原地区的咽喉之地；这里又是土家族、苗族、侗族、汉族等民族的聚居地，遭受历代封建统治者的排挤和镇压，兵灾匪息不断，各民族之间也不断碰撞、交流，加上自然生存环境的险恶，湘西人在抵御外辱、抗争自然的过程中，形成了尚武好侠、雄强彪悍、永不服输的民族性格，英雄豪杰层出不穷；这里的人们勤劳耐苦、敬神信巫，娱乐祭祀活动丰富，人们恋爱交友多以歌舞为媒，民族性格中又有重情爱美、浪漫天真的成分；湘西人爱讲故事爱编传说，爱说爱笑爱唱山歌，民间艺术宝藏蕴含深厚，这里又是孕育文学艺术家的温床：沈从文、黄永玉、孙健忠、彭学明、向启军……

文化交融

湘西作家文化背景丰富复杂：湘楚文化，少数民族文化，还有各民族交融中形成的新的文化成分。

楚人热情奔放、崇拜生命，文化传统中有着对神巫的推崇和敬仰，却又敢于蔑视权威，张扬人的个性与异秉，体现在艺术上，具有代表性的则是屈原所开创的那种雄奇瑰丽、璀璨多姿的浪漫主义文风。湘西作家作品中，湘楚文化痕迹清晰而深刻：人神合一，悲天悯地；抒情达意，不拘文法；想象丰富而奇异，词藻鲜活而优美，富于强烈的心灵震撼力和艺术感染力。

而少数民族的生活和习俗让湘西作家的创作又带上了显著的民族烙印：在复杂的社会与自然环境中，造就了湘西人顽强的生存能力和倔强执拗、不易服输的性格，往往压力越大、负荷越重，战斗力越强、创造力越旺；人们敬畏神明、虔诚祭祀，合理利用深山莽林各种特有的动植物资源，生活方式顺应自然。湘西作家独特的文化背景、生活阅历，形成他们特殊的创作个性，他们都不约而同地选择了把故乡作为创作的主要对象，无不感谢故乡赐予他们的创作灵感和题材源泉。

激情山水

在这块盛产神话、传说、山歌的土地上，口头文学代代相传。直到上世纪20年代末，才有了现代意义的白话小说和散文，其开拓者就是被誉为“湘西代言人”的苗族作家沈从文。

是沈从文用手中的笔，使湘西这个偏僻之地在各少数民族聚居地中脱颖而出，也使胼手胝足的湘西劳动者焕发出生命的光彩。沈从文只在这块土地上生活了20多年，却永远关注着湘西世界：他惦念她，牵挂她；他歌颂她，赞美她；他为她梦牵魂绕，他为她忧心忡忡。

在各种政治及文学思潮的撞击下，沈从文始终坚持独立创作、为民代言的作者立场，坚守着本民族的文化品格，他站在乡下人的立场，对都市文明进行审视，无情鞭挞都市生活中道德沦丧、人性扭曲的现实，将乡村与都市进行对照，使得湘两人健康、积极、实在的生活昭然于世。

沈从文用全新的眼光审视过去的生活，重新梳理经历过而不曾留意的一切，给故乡以新的美学评价，从一种迥异于都市人惯常思维的角度，发现和挖掘出湘西社会和自然山水的美丽。他从故乡人健康而简单的生活方式中找到了人生的真谛，获得了尊严和优越感，在与都市生活的比较中，他感觉到湘西人的生活，才是符合人类天性的生存方式。就这样，沈从文用一支小小的笔，划破外人的偏见和蔑视，将湘西的真实面目呈现在世人面前。《边城》《长河》《从文自传》《湘行散记》……这些作品中清新优美的文字，对湘西生活诗意化的描摹，成为中国现代文学的经典，也确立了“湘西世界”在文学中不可替代的位置和永恒的艺术魅力。

湘西作家中，沈从文开创的表现湘西社会的文学风格，那种对人生的特独认知和体悟，一直延续到彭学明的“吊脚楼里的人物”和向启军的“岩坎上的人家”中。

沈从文描绘的自然风景，在宁静安详中透露出生命的活力；他笔下的大自然中，总是有人在活动，人与自然相处和谐融洽，人们的生活劳作就是自然的有机组成部分。他的风景描写中，河水是写得最出色最有活力的，《边城》中这样描述白河：从清澈深潭里的各种石子、游鱼到两岸的翠竹，到桃杏花里近水人家晾晒的花衣裤和黄墙黑瓦，都是那么的和谐悦目。作者的视角由河中到河岸，不着痕迹地将人们的生活与河的风景联系起来，互相映衬、合而为一；语言简洁明快，自然上口，注重景物的层次和色彩的变化，平和的叙述中蕴含着巨大的热情。

彭学明写山水显得更有激情，湘西在他的笔下流光溢彩、魅力四射，充满了生命的张力。张家界的山石特立独行、疏密有致；白河的水清澈透明、温馨而令人心醉神迷；山与水刚柔并济、动静有致，雄奇与秀美相映生辉；而在这山水之间，生活着勤劳善良的人们，他们与大自然相互依存、相互给予，自然养育了湘西人，而劳作的人们又为大自然增添了生命的活力。

人是主角

湘西的作家更看重的都是“风景中”生活着的湘西人。

沈从文编织了许多的爱情故事，无论火辣辣的情爱还是赤裸裸的欲望，作者都竭力表现湘西人的生命活力和人性美。他特别欣赏、推崇湘两人的诚实品格和雄强生命力，如豹子、虎雏、柏子这些“未经教化的粗人”，野性十足、不愿受拘束，生命力旺盛，却又忠于爱情，对待情人心细如发、憨厚可爱。生活在依山傍水环境中的湘西人，种地、狩猎、打鱼是其主要谋生方式，他们的生活少不了吊脚楼、碾房、渡船和猎枪，这些经过沈从文的描摹，几乎成了湘两的象征。沈从文描写少数民族日常生活的种种情形，展现他们富于生机的生存状态，揭示湘两民族文化的精神内涵，并希望在那样一个动乱的年代，能给都市人萎靡的生命注入活力，给中华民族增添强健之力。

彭学明也很擅长表现湘西风土人情。他写土家族的摆手舞、茅谷斯舞、跳马仪式，苗族的赶边边场、上刀梯、挑葱会，和具有湘两地域性特点的整后生、采花鞋、踏花花等活动。在这些直接描摹民族风情和地方特色的作品里，彭学明不仅仅表现风俗娱乐活动的过程，他更看重的是人的精神气质和情感表达方式，写的最为突出的是男女之间热烈而毫无掩饰的爱情。在具有民族狂欢节性质的踏花、跳舞、采鞋、挑葱这些活动中，青年男女尽情绽放自己的美丽、抒发自己的情感，充满了生命的活力和淳朴的自然美。

nlc202309012317

沈从文出生于军人世家，家族的尚武传统和冒险精神，遗传给他的是男人的血性和奋斗的动力，而父亲角色的缺失又使他的教养更多地来自母亲。他生活在母亲当家的环境里，对母爱的感受非常深切，对女性的善良能干和女性美有着独特的认识；在家中，他的姨姨、姐姐们也都很优秀，给过他很多关爱和温馨。他没有儒家传统“男尊女卑”的思想，在他成长的过程中所接触的女性亲人，多是爱的源泉和美的化身。

沈从文的笔下，那些娇憨纯洁的少女、妩媚多情的少妇、泼辣能干的大嫂、慈祥善良的婆婆，各个年龄段的湘两女人，均呈现出各自的美态，即使那些杀人不眨眼的女匪首，吊脚楼、河船上的卖身女子，作者也能写出她们在特殊环境中或被湮灭或被扭曲的女性美。沈从文在作品中发掘、表现、张扬女性之美，写得自然流畅、热情奔放、充满了生命的意趣和活力，更写出了女性对情感对生活的主动追求和自由选择，他欣赏她们，崇拜她们，理解她们的内心需求，体谅她们对生活的执著。

彭学明早期写过一篇散文《湘西女人》，写了酉水河边背沙的女子，写了庄稼地里提水抗旱的老母亲。在他看来，湘西女人除了具有湘西少数民族共同的性格特征外，更兼青山绿水赋予的聪慧灵巧和娇憨秀美。彭学明认为湘西女人的美，是在艰难劳作和生活重压下磨砺出来的，由一串串风雨洗刷过的日子连接而成；是在大自然的滋养和各种娱乐活动中熏陶出来的，由一首首热辣奔放、意味深长的情歌交织而成。困苦压不住、劳作磨不掉的生命活力，成为彭学明散文女性美的主要特征。

沈从文用一种说故事的方式讲述着他对湘西生活的眷恋，对湘西人民的理解，对少数民族历史的思索；他很少正面去表现湘西社会在中国社会大变动中风雨飘摇的现实情形，也没有正面描摹农民反抗、武装斗争的残酷画面，在他的作品里，政治斗争退隐成为背景，杀戮和流血也只是淡淡的底色，他要表现的不是突变带给湘西的影响，而是常态下湘西人的生存努力以及在现代文明的冲击下人们无从应对、令人堪忧的境况。

沈从文对湘西人民受到的迫害和人生苦难有过集中的描写，他那清新秀丽的文字背后，往往隐藏着血泪和辛酸。在沈从文成熟时期的作品，刻划了许多小人物的悲剧命运：那被迫送妻做河妓而受尽屈辱的丈夫（《丈夫》）、儿子媳妇双双被当局残暴枪杀而悲苦无告的老母亲（《莱园》）、被城里老爷夺去心爱姑娘被迫铤而走险老实后生（《贵生》），他们本分做人、勤劳善良，却无法获得正常安定的生活，往往祸从天降或无力掌控自己的人生；还有那些童养媳、小水手、卖笑女……他们的生活朝不保夕，得不到正常的家庭温暖和社会救助。

彭学明在散文里讴歌湘两人诗意栖息的同时，也表现他们的现实生存困境。特别是作者的长篇散文《娘》，主要表现自己对母亲的怀念和愧疚之情，但作品对娘的几次婚姻经历的记叙、对一家人艰苦生存环境的直白描摹，则真实表现了湘西现实社会底层百姓真实生存状况。国穷家贫，人们天天勤扒苦做也难以糊口，生活的重压吞噬了人性人情的美好，露出它狰狞的面容；而一些旧的观念、恶习，歧视和偏见，往往会毁了本应有的亲情和幸福。这部作品，从某种意义上说，全方位表现了当代湘西农村生活现状和社会历史的发展进程。

湘西作家对地域文化情有独钟。但他们都不是狭隘的地方主义者，而是视野开阔、有着远大的文学抱负和理想追求的文学家，他们那独特的地方意识和对地域文化的浓厚兴趣、准确把握，是作家们研究中国社会、剖析中国文化的切入点和有效途径。

作者单位：重庆工商大学通识学院，院长、教授

半闭环伺服系统间隙补偿方法研究 篇7

伺服系统的机械传动环节常不可避免的存在传动间隙, 严重影响伺服系统的性能, 导致伺服系统迟滞、震荡以及精度差.因此, 提高数控机床的性能, 就需要消除传动间隙的不利影响.目前消除传动间隙不利影响的方式除提高传动部件的制造、安装精度, 以及施加预紧力或合理设计结构等机械消隙方法[1,2]外, 也可以对传动间隙进行软件补偿。国内外研究人员在传动间隙补偿方法上进行了大量的研究。

文献[3]设计神经网络控制器, 文献[4]设计基于状态反馈自适应控制器通过在线评估对间隙进行补偿, 可应用于变间隙、参数不确定系统, 提高系统的精度, 但是控制算法相对复杂, 导致系统响应速度慢。文献[5~8]在测量伺服系统传动间隙值的基础上, 通过直接施加位置补偿来补偿间隙, 位置补偿可直接保证间隙补偿值等于实际值, 但是间隙补偿值作用在伺服系统的最外环-位置环上, 间隙补偿过程用时较长。其中, 文献[5]提出在施加恒定间隙补偿值的同时再施加一个快速变化的动态补偿值, 加快间隙补偿的过程, 但是最终间隙补偿值会超过实际值, 导致伺服系统产生新的误差, 而且间隙补偿值的参数计算较复杂。文献[9-11]验证了基于速度控制的间隙补偿方法, 从速度环节考虑间隙补偿, 可直接保证间隙补偿用时最短, 但是需要准确计算间隙补偿值, 避免间隙补偿值超过或小于实际值而干扰位置指令。其中文献[9~10]研究开环系统, 补偿信号可直接施加于系统输入端;文献[11]研究半闭环数控机床进给系统, 但是其补偿信号最终是通过位置环施加。因此, 实现快速间隙补偿的有效方法是直接控制伺服电机转速。数控机床直线进给伺服系统多为半闭环结构, 对于半闭环伺服系统还存在系统响应时间快慢的问题, 文献[12]在控制理论上, 文献[13]在直线伺服电机的位置控制实践中, 论述了在伺服系统中应用前馈控制可很好的提高系统的响应速度, 并且实现输出完全复现输入。

本文重点研究数控机床上常用的半闭环直线进给伺服系统的间隙补偿策略, 以数控抛光机为例, 在深入分析传动环节的传动间隙如何影响机床运动的基础上, 提出一种控制伺服电机进行加减速运动来补偿传动间隙的方法, 设计了最优间隙补偿值;根据半闭环伺服系统的前向传递函数反推补偿值的前馈控制函数, 采用速度前馈控制方法, 提高伺服系统对间隙补偿值的响应速度;最终实现半闭环伺服系统的快速间隙补偿。通过仿真分析, 对比施加间隙补偿前后, 伺服系统的精度以及速度响应的差别, 验证了基于速度前馈控制的间隙补偿策略的有效性。

1 传动间隙

1.1 传动间隙建模

传动间隙普遍存在于机械传动系统中, 数控机床半闭环直线进给系统通常采用滚珠丝杠螺母副作为传动环节, 如图1所示。滚珠丝杠与螺母之间同样存在传动间隙, 如图2所示。

由图2可知, 由于存在间隙D (D>0) , 机床进给运动在反向时, 伺服电机会有一段空走的行程D。在伺服电机的行程小于D时, 滚珠丝杠与螺母处于

由测量结果可知, 抛光机半闭环直线进给伺服系统的反向间隙为D=0.016mm。

2 速度前馈控制间隙补偿策略

2.1 速度间隙补偿原理

由1.1的分析知, 当机床进给运动反向时, 间隙D的存在使工作台的输出没有及时准确地跟随伺脱离状态, 伺服电机没有驱动作用, 工作台保持静止;只有在伺服电机的行程跨过间隙D时, 滚珠丝杠与螺母重新进入接触状态, 伺服电机才开始驱动工作台做进给运动, 但是此时二者已经产生位移误差D, 工作台实际位移偏离了系统指令位移, 导致机床精度差.因此需要对间隙D进行补偿。1.2传动间隙测量

根据VDI 3441机床定位精度评定方法, 采用激光干涉仪测量3次某叶片抛光机的半闭环直线进给伺服系统的双向位置精度[14], 测量数据实时反馈到计算机中, 机床精度曲线如图3所示。

服系统的指令输入。为消除间隙的不利影响, 需要施加一个补偿信号, 使伺服电机快速跨过这段空转距离D, 进而驱动工作台反向进给。

根据物理学定律, 在加速度恒定的情况下, 当伺服电机经过恒加速、恒减速运动走过一段固定距离时, 所需时间最短, 据此设定伺服电机间隙补偿过程为一个加减速运动的过程, 即伺服电机在0~t1时刻的加速度为α1, 在t1~2t1时刻的加速度为-α1, 伺服电机在t1时刻达到最大速度ω0。

为了保证准确补偿间隙, 伺服电机运动过程的参数需要满足:

式 (1) 、 (2) 中, P为滚珠丝杠导程。由式 (2) 知, 保证伺服电机快速间隙补偿需要伺服电机输出最大加速度, 在工程实践中, 通常给伺服电机施加一个速度阶跃信号, 观察伺服电机的响应时间来获取伺服电机的最大控制加速度。

速度间隙补偿就是要施加一个间隙补偿值, 控制伺服电机执行完成加速减速过程。

半闭环伺服系统的结构如图4所示。

图4中, θ*+系统给定位移信号, eθ位移误差, ω*+给定的转速信号, eω伺服电机转速误差, Kp0、Ki0、Kd0伺服系统位置环PID控制器参数, Kp、Ki伺服系统速度环PI控制器参数, u伺服电机的控制指令, La伺服电机的电枢电感, Rm伺

图6中, H (s) 为速度前馈控制函数, 令H (s) =1/服电机的电枢电阻, i伺服电机的电枢电流, Kt伺服电机的力矩常数, Jm伺服电机轴端的等效转动惯量, Ke伺服电机电动势系数, ω伺服电机输出转速, θ伺服电机输出位移, x工作台的位移。

2.2 前馈控制间隙补偿方法

由图4可知, 伺服系统速度环传递函数G (s) 为:

由2.1的分析可知, 间隙补偿的过程就是控制伺服电机进行加减速运动的过程, 因此只研究图4所示伺服系统中与速度有关的环节, 设定伺服系统位置环输入θ+*为0, 在速度环输入ω+*处施加补偿值ω*, ω*在伺服系统速度输出端产生响应ω, 化简图4所示伺服系统速度环结构图, 如图5所示。

由图5可知, ω (s) =G (s) !ω* (s) , 作为一个补偿值, 期望其可以无延时、无误差地完全复现到输出端, 也就是要求ω (s) =ω* (s) , 为此, 设计了一种基于速度前馈控制的间隙补偿策略, 如图6所示。

G (s) 则:ω (s) =H (s) G (s) ω* (s) =ω* (s) , 因此, 可以将伺服电机间隙补偿运动过程的速度曲线直接作为间隙补偿值, 即:ω*=ω0。

由式 (4) 知, H (s) 为:

由式 (5) 知, H (s) 可分解为双微分DD环节、比例微分PD环节及滤波环节等典型环节, 其中, a为双微分DD环节的比例系数, b为比例微分PD环节的微分项比例系数, c为比例微分PD环节的比例项系数, d为滤波环节的比例系数, T为滤波环节时间常数, a、b、c、d、T可由伺服系统的结构参数计算得到。

伺服电机在间隙补偿运动过程中, 速度为三角波信号而加速度为方波信号, 形式简单, 因此, 以加速度曲线作为间隙补偿值, 对图6所示的系统结构加以改进后如图7所示。

图7中, α*为间隙补偿初值, 通过一个积分环节转化为间隙补偿要求值ω*。

加入速度前馈控制间隙补偿的伺服系统结构, 如图8所示。

3 仿真分析

3.1 间隙补偿参数计算

采用仿真软件对半闭环伺服系统进行仿真, 验证速度前馈控制间隙补偿作用下伺服系统的性能, 伺服系统结构参数如表1所示。

单独研究图4伺服系统的速度环, 在阶跃信号ω+*作用下, 阶跃响应ω如图9所示。

由图9知, 在阶跃信号作用下, 经过0.15s伺服电机输出最大速度, 为了保留一定裕度, 避免加速度过大导致机床抖动, 取伺服电机的阶跃响应时间为0.2秒, 因此, 伺服电机加速度计算的最短时间取为t=0.2s, 伺服电机的额定转速为n=2000r/min, 则伺服电机的最大加速度为:

将α0值代入式 (2) 可得伺服电机间隙补偿运动过程中加速时间t1为:

由式 (3) 知, 伺服电机最大速度为:

0 (28) 10473.510-3 (28) 3.66rad/s则间隙补偿信号如图10所示。

将伺服系统各参数值代入式 (5) 得:

由式 (5) 、式 (6) 可知, 前馈控制函数中各典型环节系数如表2所示。

3.2 速度前馈控制方法验证

对图7所示的改进后的速度前馈控制系统进行仿真, 补偿信号如图10 (a) 所示。伺服系统速度环输出ω响应如图11所示。

对比图10 (b) 与图11可知, 在速度前馈控制间隙补偿作用下, 间隙补偿值可无延时、无差别地复现到系统速度环的输出端。

3.3 速度前馈控制间隙补偿方法验证

由1.1的分析知, 当机床进给运动反向时, 就需要施加间隙补偿, 当进给运动由正向变为反向时, 补偿值应为负值, 当进给运动由负向变为正向时, 补偿值应为正值。对图4所示未施加速度前馈控制间隙补偿的伺服系统进行仿真分析, 输入θ+*为正弦曲线, 输出响应x如图12所示。

对图8所示施加速度前馈控制间隙补偿的伺服系统进行仿真, 输入θ*+为正弦曲线, 输出响应x如图13所示。

对比图12 (a) 与图13 (a) 可知, 施加速度前馈控制间隙补偿可很好的抑制传动间隙对伺服系统的不利影响, 伺服系统的输出可很好的跟随输入, 提高了数控机床半闭环直线进给伺服系统的精度。

对比图12 (b) 与图13 (b) 可知, 当数控机床进给运动反向时, 在间隙补偿值作用下, 伺服电机立即经历一个加速、减速的运动过程跨过传动间隙, 充分说明速度前馈控制间隙补偿方法的有效性和实用性。

4 结论

1) 采用前馈控制方法, 提高了伺服系统的响应速度, 间隙补偿值可无延时、无差别复现到伺服系统的输出端, 保证快速的补偿传动间隙, 利于提高机床的响应速度。

2) 该间隙补偿方法同时施加了位置补偿与速度补偿, 提高间隙补偿速度的同时又保证间隙补偿值完全等于实际值, 提高了数控抛光机的精度, 从而保证了叶片的抛光质量。

3) 采用前馈控制方法, 可以将设计的伺服电机间隙补偿运动过程直接作为间隙补偿值, 只需要简单的计算即可获得补偿值, 而且补偿值形式简单, 易于施加。

间隙控制系统 篇8

1 泵体反向间隙概念及意义

压缩机活塞运转一周中, 活塞外表面与气缸内表面存在的间隙称为活塞径向间隙;为减小排气过程中高压气体的泄露, 控制运转270°时的径向间隙为一定值, 该间隙称为偏心间隙。偏心间隙的对面侧间隙即活塞运转90°时的径向间隙称为反向间隙, 各压缩机厂家无具体控制要求, 反向间隙较大时, 下排气侧气体回流泄漏会使制冷量下降;故本文分析有效的方法以减小反向间隙公差带。

2 反向间隙影响因素及控制措施

2.1 反向间隙δ90计算

反向间隙δ9=2δ-δ270+曲轴偏心外径/活塞内径配合间隙+上缸盖内径/曲轴长轴配合间隙=气缸内径+上缸盖内径- (曲轴长轴外径+偏心部外径+2×偏心量) - (活塞外径-活塞内径) -δ270

注:δ———同心间隙, δ270———偏心间隙

一般生产控制偏心间隙, 反向间隙由各尺寸链累加, 造成公差带太大。

2.2 反向间隙δ90公差带控制措施

由计算公式, 影响反向间隙的尺寸共有8项, 若为缩小各部件尺寸公差带, 需要增加大量加工设备, 显然会带来生产成本的急剧上升控制反向间隙公差带可从两方面入手, 一是减少组成反向间隙的尺寸链, 二是缩小各尺寸链公差带。

1) 方案一:控制曲轴长轴至偏心外径距离TP

TP= (曲轴长轴外径+偏心部外径+2*偏心量) /2, 控制曲轴TP值则减小了2个尺寸链。以SG162UV*为例, 公差带可由52μm减小为20μm。

2) 方案二:活塞厚度控制

活塞厚度=活塞外径-活塞内径, 控制活塞厚度则减小了1个尺寸链。以SG162UV*为例, 公差带可由13μm减小为6μm。

3) 方案三:气缸内径与上缸盖内径选配控制

气缸内径+上缸盖内径, 进行内径选配可减小此项公差带, 以SG162UV*为例, 公差带可由17μm减小为9μm。

4) 方案四:上缸盖内径与曲轴长轴外径选配控制

上缸盖内径-曲轴长轴外径采用选配, 以SG162UV*为例, 公差带可由19μm减小为11μm。

5) 方案五:曲轴偏心外径与活塞内径选配控制

活塞内径-曲轴长轴外径选配控制, 以SG162UV*为例, 公差带可有20μm减小为4μm。

3 总结

各滑动部分间间隙范围影响着空调性能, 间隙的波动应在一合理的范围内;本文由反向间隙理论计算, 通过减少尺寸链及减小尺寸链公差带, 分析出5种方案控制反向间隙公差带的措施;可根据设备加工能力及选配率进行组合实施, 对压缩机性能的高效化及其稳定性性有积极意义。

摘要：随着国家提倡节能减排, 高效转子式压缩机成为开发的主流, 其通过为增大压缩机制冷量、降低压缩机功耗两方面实现高效。而往往制冷量的上升同时也伴随的功率的相应提高。控制好的部品装配间隙可有效降低泄露损失, 减小摩擦功耗, 从而提高压缩机的容积效率, 尤其是减小径向泄露量将显著提高压缩机效率。本文分析反向间隙尺寸的控制, 进而提升压缩机效率。

关键词：偏心间隙,反向间隙,TP

参考文献

间隙控制系统 篇9

这些间隙在轧机正常运转或加速运转时是闭合的, 但是由于轧机入口辊道的线速度高于轧辊的线速度, 当咬入轧件时, 轧辊受到轧件头部的撞击而向前加速, 从而使原来闭合的间隙脱开。在此瞬间轧件被迅速咬入, 轧制力形成的力矩立即使轧辊减速并使脱开的间隙重新闭合, 从而产生冲击。这种冲击将从两方面激发系统的扭转动力响应, 首先它改变了系统的初始条件, 由于咬入轧件瞬时轧制力矩使轧辊减速至零, 而其它各惯量仍以运转, 即初速度变为, 其中为零的项为轧辊及与之相联的半个万向接手的值。其次, 当脱开的间隙重新闭合后, 会产生强烈的冲击, 即闭合的瞬间, 系统的扭矩值由零突然增加至正常的轧制力矩, 上述两种情况同时引发系统的扭转动力响应, 并相互叠加, 导致过载聚增, 乃至造成严重后果。本文将针对某型初轧机的扭振情况进行详细的计算。

1 计算模型及原始参数

初轧机在正常轧制状态下, 上下辊将通过轧件而联为一体, 即上下轧辊及轧件被视作为一个惯量体。其计算模型及特性参数如下:

2 轧机主传动系统的扭转动力响应分析

2.1 计算的理论推导

2.2 咬入件瞬时初始条件引发的响应

初始条件:

扭矩放大系数:

2.3 系统闭合瞬时引发的响应

扭矩放大系数:

2.4 两种响应叠加的结果及分析 (见图2)

从计算结果可以看出各轴的扭矩放大系数均超过了2, 而且其咬钢速度越高, T A F就越大。

钢坯咬入速度越高, T A F就越大, 扭振响应就越严重, 所以在传动环节存在间隙的情况下, 应力求避免高速咬钢。进行对比可以发现, 传动环节中存在间隙的严重的后果, 在其它条件完全相同的情况下, 只是存在间隙, 就能使T A F增加很多。实际上, 轧机零部件在使用中的磨损, 势必出现越来越大的间隙, 如何能很理想地解决这个问题仍然有一定困难。

摘要：本文分析了轧钢机主传动系统由于间隙冲击引发的扭矩过载, 详细计算了由此激发的扭矩动力响应, 给出了各轴段的过载值, 即扭矩放大系数TAF。计算表明, 间隙冲击不仅改变了系统的初始条件, 而且也改变了系统的加载方式。这两种响应的叠加, 使过载增大。随着轧机零件在使用中的磨损, 会出现间隙逐渐变大, 本文提出了一些改进的见解。

关键词：间隙冲击,扭矩响应,过载

参考文献

[1]王廷傅.轧钢工艺学[M].北京:冶金工业出版社, 1982.

[2]邹家祥.轧钢机动力学设计[J].重型机械, 1997 (3) :24～28.

[3]陈华勇.Φ1150初轧机主传动系统扭振研究[J].武汉冶金科技大学学报, 1997, 20 (4) :434～440.

[4]刘晓星.板带轧机垂直振动的研究与优化[J].冶金设备, 1999 (2) :5～67.

联合收获机凹板间隙调节系统研究 篇10

谷物联合收获机的作业性能指标, 主要包括总损失率、破损率和含杂率等。脱粒与分离滚筒是谷物联合收获机的重要工作部件。脱粒与分离滚筒由高速旋转的滚筒和固定的弧型凹板配合, 使谷物从滚筒与凹板之问通过, 经脱粒元件的打击、揉搓、碾压和梳刷, 通过破坏谷粒与穗轴的连接力而实现脱粒。故在作物条件一定时, 脱粒质量的好坏主要取决于脱粒滚筒转速和凹板间隙。在一般情况下, 凹板间隙越小, 滚筒转速越大, 脱粒效果越好, 但破碎率反而会增加。反之, 在凹板间隙较小且转速较低的情况下, 虽然可以减少破损率, 但很容易出现脱不净、秸秆多等现象[1]。因此要达到脱粒干净、谷粒破碎少、秸秆长度大、并且尽可能的将脱下的谷粒全部从凹板中漏下来的脱粒效果, 对凹板间隙的调节是必不可少的。

本文设计了一款联合收获机凹板间隙自动调节系统, 其中调节系统包括控制器、凹板间隙检测部分、凹板间隙调节机构。

1 系统设计

本研究针对凹板结构, 采用四点同步调节法进行对凹板间隙的调节, 及针对联合收获机凹板结构安装四个线性驱动器, 通过构建CAN总线控制节点, 对四个点的线性驱动器进行同步控制, 从而实现凹板间隙的调节。

系统采用美国Microchip公司生产的PIC18F25K80微控器。该芯片集成CPU和时钟、“看门狗”、A/D转换、定时/计数和I/O等模块。片上自带ECAN模块, ECAN模块是一个通信控制器, 实现了BOSCH规范中定义的CAN 2.0A或B协议, 该模块具有以下特性:实现了CAN协议CAN 1.2、CAN 2.0A和CAN 2.0B, 支持Device NetTM数字字节过滤器, 支持标准数据帧和扩展数据帧, 0-8字节数据长度, 最高1 Mb/s的可编程比特率, 并带有SPI, USART, TIMER等多种外设资源[2]。其控制系统结构示意图如图1所示。

1.1联合收获机凹板间隙机构电控设计

联合收获机凹板间隙大小的控制结构由线性驱动器来实现, 通过控制驱动器电机的旋转来推动推杆, 从而对凹板间隙进行控制。采用电位计的信号做为反馈信号, 构建闭环速度控制系统。其控制流程框图如图2所示。

采用的线性驱动器 (放大器) 适用于要求特殊的领域, 相比普通PWM开关型伺服驱动器, 其特点是:驱动平滑、无力矩纹波、无电磁开关噪音、高带宽、并可驱动超小电感量的电机。线性驱动器采用铝合金材质, 结构设计紧密、重量轻、采用直流电机齿轮减速, 内置微动开关, 可实现行程走完自动停止, 并且内置电位器, 可实现行程可控, 24V供电, 转矩1500N·m, 最大电流5A。

针对直流电机的特性设计了一种基于BTS7960芯片的电机驱动电路, BTS7960是应用于电机驱动的大电流集成芯片。它由一个P沟道的高边MOSFET和一个N沟道的低边MOSFET结合一个集成的驱动IC形成了能经受大电流通过的H桥。由于有了P沟道高边开关, 省去了电荷泵, 因此减小了电磁干扰 (EMI) 。BTS7960内部集成的驱动IC使其和微控制器的接口变得非常容易, 并且具有逻辑电平输入、电流检测诊断、斜率校正、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能[3]。两块BTS7960能够进行连接构成H全桥。BTS 7 9 6 0通态电阻的典型值为1 6毫欧, 驱动电流可达43A, 完全符合驱动本文选用电机的要求。以BTS7960设计的电机驱动器的特点有:具有信号指示和电源指示;转速可调;抗干扰能力强输入全光电隔离;内部具有续流保护;可单独控制一台直流电机;PWM脉宽平滑调速 (可使用PWM信号对直流电机调速) ;可实现正反转;此驱动器压降小, 电流大, 驱动能力强。其电机驱动电路如图3所示。

2 CAN通信模块

本系统选用TJA1050芯片作为CAN收发器设计的智能节点, 该芯片提供了CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能, 跟光耦TLP113共用, 实现信号的隔离。TJA1050符合ISO 11898标准, 因此它可以和联合收获机上其他遵从ISO 11898标准的收发器产品协同操作[4,5], 其硬件设计如图4。

3 软件设计

为了达到程序的简单明了、易于阅读、调试方便、采样率高及可靠性好的目的, 采用结构化的程序设计方法。本研究采用的是MAPLAB IDE V8.76作为控制系统的软件作为开发环境, 并采用Hitech公司开发的PICC编译器进行编写、调试和编译程序。主要介绍CAN模块以及PWM模块的初始化程序, 具体实现如下:

(a) 线性驱动器安装图 (b) 控制器安装图

4 试验结果及分析

为了测试设计电路的可行性, 对电路进行了输入输出实验。利用微控制器PIC18F25K80的PWM模块对驱动电路输入常用的1KHz、40%占空比的方波对电机进行控制。从波形图中可以看出, BTS7960驱动电路能够较好地跟踪输人信号的变化, 不仅波形完整稳定, 并且能够把单片机输出没有驱动能力5V驱动PWM信号放大至能够驱动电机的24V电压, 能够用于线性驱动器的电机驱动, 实现联合收获机凹板间隙的调节。

为了验证控制系统的可行性, 将其安装在联合收获机上进行田间试验, , 其现场安装实物图如图6所示。经过多次试验结果显示其对凹板间隙的调节精度在5%以内。

5 结束语

本文设计的一款联合收获机凹板间隙自动调节系统, 通过自带有CAN模块的PIC18F25K80作为微控制器, 搭配TJA1050 CAN收发器, 构成CAN总线节点, 具有很高的性价比和可靠性, 而且功耗低、布线简洁。完成了同步控制线性驱动器通讯设计要求, 并且设计的基于BTS7960芯片的电机驱动电路, 达到了精确控制线性驱动器的效果, 同样达了试验要求, 其控制精度达到5%以内。通过了试验室和室外试验的验证, 该系统具有很好的实用性。

参考文献

[1]李媛媛, 孙曙光.凹板间隙对谷物联合收获机作业性能影响的试验研究[J].装备制造技术, 2009, (3) :3

[2]Microchip Technology Inc.PIC18F25K80 Data Sheet[EB/OL]http://ww1.microchip.com/downloads/cn/Device Doc/39977C

[3]BTS7960 high current PN half bridge。Infineon Data Sheet.Revl.1.[Z].2004

[4]DATA SHEET.TJA1050 High Speed CAN Transceiver[M].Philips Semiconductors, 2001